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[2019年IEEE国际高效计算与通信技术进展会议（ICRAECC）- 印度纳加尔科伊尔（2019年3月7日-3月8日）] 2019年国际高效计算与通信技术进展会议（ICRAECC）- 自由空间光通信及湍流大气中激光束传播：简要综述

DOI：10.1109/icraecc43874.2019.8994973 出版年份：2019 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 设计了一种基于粒子滤波器(PF)的水下机器人鲁棒导航与故障诊断(FD)系统，该系统考虑了传感器和推进器的10种故障模式。通过切换模式隐马尔可夫模型描述正常水下机器人及其异常状态。通过在模型上广泛运行粒子滤波器，实现了故障诊断与鲁棒导航功能。闭环全尺寸实验结果表明，该方法具有鲁棒性，能有效诊断故障，即使在多重故障情况下也能提供良好的状态估计。与其他方法相比，本方法能在单一结构中诊断所有故障，识别并发故障，且易于实施。
作者： Bo Zhao，Roger Skjetne，Mogens Blanke，Fredrik Dukan
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研究概述 实验方案

研究目的

为水下机器人设计一种基于粒子滤波器（PF）且具备故障诊断（FD）功能的鲁棒导航系统，考虑传感器和推进器的10种故障模式。

研究成果

基于切换模式隐马尔可夫模型构建的水下机器人故障诊断与鲁棒导航PF算法，已成功应用于全尺寸ROV海试并完成验证。实验结果表明，该算法能有效诊断故障，并在各类故障模式与干扰条件下提供鲁棒的状态估计。该方法结构紧凑、易于实施，且能对单一结构内的并发故障进行诊断。

研究不足

该研究聚焦于特定水下机器人（ROV Minerva）及其导航系统，这可能限制研究结果对其他水下航行器或系统的普适性。此外，粒子滤波方法的计算复杂度虽在可控范围内，但对于计算资源有限的实时应用而言仍可能构成约束。

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